最新化学灌浆介绍.docx

1、灌浆专业发展概况一 . 概 述灌 浆 是 把 各 类 工 程 浆 材 (悬 浮 分 散 颗 粒 浆 或 化 学 真 溶 液 ) 通 过 压 力 传 输 系 统 (泵 和 传 输 装 置 ) 压 入 地 层 或 构 筑 物 的 裂 隙或 缺 陷 部 位 ， 使 之 固 化 或 凝 胶 ， 从 而 对 地 层 或 构 筑 物 起 到 加固 补 强 或 防 渗 堵 漏 作 用 的 一 种 近 代 工 程 技 术 。 分 水 泥 灌 浆 和化 学 灌 浆 两 大 类 。 水 泥 灌 浆 己 有 163 年 历 史 ， 化 学 灌 浆 也有 77 年 的 记 录 。 在 现 代 水 电 和 建 筑 工

2、程 中 灌 浆 技 术 是 不 可 或 缺的 。长 江 科 学 院 (长 科 院 )灌 浆 专 业 始 建 于 1958 年 。 40 多 年来 紧 密 结 合 长 江 水 利 委 员 会 (长 江 委 )承 担 设 计 的 大 中 型 水 电 工程 项 目 ， 围 绕 三 峡 工 程 需 要 研 究 解 决 的 各 类 灌 浆 课 题 ， 开 展科 研 创 新 ， 逐 渐 发 展 壮 大 。 现 己 拥 有 浆 材 和 灌 浆 技 术 研 究 、设 备 和 仪 器 开 发 、 施 工 组 织 和 管 理 、 物 化 和 力 学 分 析 检 测的 工 程 技 术 力 量 40 余 人 ， 约

3、占 全 院 职 工 的 5%。 其 中 教 高 5人 ， 高 工 9 人 ， 博 士 1 人 ， 硕 士 10 人 。 分 布 在 下 属 的 岩基 、 材 料 结 构 、 仪 噐 及 自 动 化 三 亇 研 究 所 和 武 汉 长 江 工 程 技 术 公司 之 中 ， 已 成 为 水 电 系 统 颇 具 实 力 的 一 支 灌 浆 技 术 研 究 开 发 力 量 .他 们 在 40 多 年 的 灌 浆 技 术 研 究 中 ,为 我 国 的 水 利 水 电 事 业 做出 了 重 要 贡 献 .40 多 年 来 长 科 院 在 灌 浆 材 料 、 设 备 仪 器 、 工 艺 技 术 上荣 获 国

4、 家 和 省 部 级 奖 7 项 ， 其 中 全 国 科 学 大 会 奖 1 项 ; 湖北 省 科 学 大 会 奖 1 项 ; 水 利 部 科 技 进 步 奖 5 项 (二 等 奖 2 项 ，三 等 奖 1 项 ， 四 等 奖 2 项 )。 研 究 发 展 水 泥 和 化 学 灌 浆 材 料共 20 余 种 ， 其 中 有 5 种 浆 材 研 究 成 果 获 奖 。 开 发 研 制 灌 浆 设备 仪 器 10 余 项 ， 其 中 有 5 项 已 产 品 化 ， 3 项 获 奖 。 研 究 开发 灌 浆 工 艺 技 术 10 余 项 ， 其 中 有 2 项 达 到 国 际 先 进 水 平 。 申

5、 报 浆 材 和 设 备 专 利 3 项 。 发 表 灌 浆 论 文 100 余 篇 。 主 编 或参 编 专 著 、 专 辑 、 大 型 丛 书 、 论 文 集 、 译 文 集 、 史 志等 正 式 出 版 物 共 10 余 册 。 提 出 了 浆 材 拮 抗 理 论 和 潮 湿 有 水 面浆 材 粘 接 理 论 。 受 水 利 部 委 托 编 写 了 丙 凝 和 环 氧 树 脂 两 种 化学 灌 浆 施 工 技 术 规 范 (报 批 稿 )。 主 持 全 国 性 灌 浆 专 业 会 议 3次 。 长 科 院 现 己 是 中 国 水 利 学 会 地 基 与 基 础 工 程 专 业 委 员 会

6、 副主 任 委 员 单 位 ， 化 学 灌 浆 分 会 挂 靠 单 位 ， 在 国 内 灌 浆 界 享有 较 高 的 声 誉 。多 年 来 ,长 科 院 灌 浆 专 业 研 究 开 发 工 作 始 终 贯 彻 既 解 决 当 时长 江 委 承 担 设 计 的 工 程 项 目 灌 浆 问 题 ， 又 为 三 峡 工 程 需 要 解 决 的灌 浆 问 题 作 技 术 准 备 。 三 峡 工 程 灌 浆 重 大 技 术 课 题 是 : 处理 少 数 规 模 较 大 的 断 层 破 碎 带 以 提 高 岩 石 整 体 性 和 力 学 性 能 ;改 善 断 层 交 汇 带 软 弱 物 质 渗 透 稳 定

7、 性 ;提 高 岩 石 和 混 凝 土 细 微裂 隙 的 抗 渗 性 和 探 索 弱 风 化 花 岗 岩 下 部 可 利 用 性 。 研 究 解 决 这 些技 术 问 题 对 通 常 的 水 电 建 筑 工 程 也 有 普 适 性 。 通 过 以 下 简 介 ，可 以 认 为 我 们 对 这 些 问 题 的 研 究 和 实 践 上 都 做 出 了 重 大 贡 献 。二 .灌 浆 材 料 的 研 究 发 展从 20 世 纪 50 年 代 中 期 成 立 灌 浆 专 业 开 始 ， 浆 材 研 究 就分 为 水 泥 和 化 学 两 大 部 分 。 在 水 泥 浆 材 研 究 上 可 概 括 为 六

8、 类 ， 即干 、 湿 磨 细 水 泥 浆 材 、 外 加 剂 改 性 水 泥 浆 材 、 水 泥 -化 学 混 合浆 材 、 粘 土 水 泥 浆 材 、 矾 土 水 泥 浆 材 和 水 泥 锚 固 浆 材 ， 共 有10 余 种 。50 年 代 三 峡 工 程 研 究 初 期 ， 针 对 断 层 破 碎 带 和 微 及 弱风 化 带 固 结 灌 浆 ， 在 现 场 做 了 525#硅 酸 盐 水 泥 浆 材 灌 浆 试 验 ，当 时 发 现 该 种 浆 材 灌 不 进 细 微 裂 隙 ， 因 此 在 室 内 开 展 了 震 动 磨 干磨 细 水 泥 浆 (比 表 面 8000cm/g) 浆

9、材 的 研 究 工 作 。 60 年 代 初丹 江 口 水 电 工 程 建 设 时 ， 继 续 针 对 岩 基 细 微 裂 隙 的 处 理 ， 研 制 了 震 动 磨 和 雷 蒙 磨 细 水 泥 浆 材 ; 现 场 试 验 可 灌 入 0.2mm细 缝 ， 在 缝 面 张 开 度 小 的 大 坝 接 缝 灌 浆 施 工 中 得 到 了 应 用 ， 且 满 足 设 计 要 求 。 为 了 快 速 堵 水 , 还 研 究 了 两 种 水 泥 -化 学 速凝 灌 浆 材 料 (水 泥 水 玻 璃 浆 材 和 丙 凝 水 泥 浆 材 ), 并 在 工 程 中得 到 应 用 .60 年 代 中 期 乌

10、江 渡 电 站 建 设 时 ， 针 对 岩 溶 现 象 研究 了 添 加 外 加 剂 (塑 性 剂 +表 面 活 性 剂 ) 的 低 水 灰 比(W/C=0.8) 速 凝 水 泥 砂 浆 (S/C 1) 灌 浆 材 料 ; 现 场 试 验 该 浆材 流 动 性 好 ， 大 于 3cm 的 裂 隙 水 泥 砂 浆 充 填 密 实 ， 结 石 强 度高 ， 为 以 后 工 程 采 用 。 80 年 代 初 期 ， 针 对 葛 洲 坝 17#-21#机 组 坝 段 基 岩 强 透 水 带 地 下 水 流 速 达 400m3/d， 应 用 了 两种 水 泥 -化 学 速 凝 灌 浆 材 料 (丙 凝

11、水 泥 浆 材 和 水 泥 水 玻 璃 浆 材 )和 研 究 出 一 种 添 加 速 凝 剂 的 普 通 水 泥 浆 材 ， 解 决 了 上 述 工 程 施 工问 题 . 针 对 万 安 水 电 站 地 下 水 对 水 泥 帷 幕 具 有 溶 蚀 性 ， 属 碳 酸型 ， 研 究 出 矾 土 水 泥 浆 材 ， 该 浆 材 具 有 抗 酸 性 侵 蚀 性 。 80年 代 中 后 期 ， 为 提 高 万 安 工 程 岩 石 细 裂 隙 的 可 灌 性 和 帷 幕 密 实性 和 改 进 隔 河 岩 水 电 工 程 岩 溶 发 育 但 透 水 性 弱 地 段 帷 幕 的 可 灌性 ， 研 究 出 掺

12、 膨 润 土 的 粘 土 水 泥 浆 材 ， 并 在 万 安 坝 基 主 帷 幕线 上 进 行 了 施 工 性 现 场 试 验 ， 效 果 捡 查 达 到 了 设 计 要 求 。80 年 代 未 ， 我 院 与 国 家 建 材 院 协 作 ， 研 制 出 灌 浆 水 泥 (干磨 细 水 泥 加 调 节 剂 )， 其 最 大 粒 径 小 于 40m， 平 均 粒 径 为7m， 可 灌 入 0.2mm 的 裂 隙 。 90 年 代 初 ， 针 对 即 将 开 工 的 三峡 工 程 基 岩 微 细 裂 隙 固 结 灌 浆 ， 用 自 制 的 GSM 型 水 泥 湿 磨 机研 制 出 湿 磨 细 水

13、泥 灌 浆 材 料 。 浆 材 中 水 泥 最 大 粒 径D951.0MPa， 己 在 长 江 大 堤 荆 南 堤 段 上 应 用 成 功 ， 满 足 了 堤 防加 固 防 渗 的 要 求 ， 现 己 申 请 专 利 。五 .灌 浆 效 果 检 测 评 价 灌 浆 是 否 成 功 不 只 是 看 所 采 用 的 浆 材 和 工 艺 技 术 好 坏 , 而 主 要 是 看 最 后 的 灌 浆 效 果 检 测 . 多 年 来 我 们 用 于 效 果 检 测 的手 段 也 在 不 断 的 进 步 和 发 展 . 最 初 的 检 测 手 段 主 要 是 靠 灌 浆 前后 的 压 水 试 验 , 该 法

14、 目 前 仍 是 最 基 夲 的 灌 浆 效 果 检 测 方 式 . 随 后 又 有 钻 孔 取 样 , 测 试 样 品 的 弹 模 、 劈 裂 抗 拉 强 度 和 抗 渗 系数 等 .70 年 代 我 们 又 发 展 了 声 波 检 测 技 术 , 它 能 较 准 確 测 出 裂缝 宽 、 长 和 深 度 及 充 填 概 况 . 同 时 现 场 原 位 弹 模 测 试 和 地 应力 测 量 也 得 到 广 泛 应 用 .80 年 代 又 发 展 了 小 口 径 金 刚 钻 快 速 取样 检 测 和 透 射 电 镜 、 扫 描 电 镜 、 透 反 射 偏 光 显 微 镜 、 X 射 线衍 射

15、仪 和 能 谱 仪 及 差 热 分 析 等 现 代 的 理 化 分 析 检 测 手 段 , 能定 量 分 析 判 断 出 浆 材 究 竟 灌 入 了 多 细 的 裂 隙 和 充 填 程 度 .90年 代 又 在 上 述 各 种 检 测 手 段 的 基 础 上 , 发 展 起 灌 浆 效 果 综 合 检验 评 估 技 术 , 并 在 隔 河 岩 、 三 峡 工 程 上 广 泛 应 用 , 对 工 程 灌浆 起 到 了 一 定 的 指 导 作 用 .在 多 年 灌 浆 工 程 实 踐 和 浆 材 、 设 备 、 技 术 以 及 检 测 发 展基 础 上 , 我 院 灌 浆 监 理 队 伍 也 逐

16、渐 成 长 起 来 , 现 己 在 三 峡 工程 和 长 江 堤 防 隐 蔽 工 程 等 水 电 工 程 灌 浆 项 目 和 资 询 服 务 中 发挥 了 技 术 骨 干 作 用 .六 .其 它 水 工 材 料 的 开 发 研 究长 科 院 灌 浆 专 业 技 术 力 量 除 在 上 述 灌 浆 材 料 、 设 备 仪 噐 和 工艺 技 术 研 究 上 做 出 贡 献 以 外 ， 还 在 锚 喷 支 护 和 水 工 修 补 材 料上 做 了 许 多 有 意 义 的 研 究 工 作 ， 并 取 得 了 实 效 。 在 研 究 开 发出 的 10 余 项 这 类 材 料 中 ， 有 含 硅 粉 和

17、 丙 烯 酸 盐 的 水 泥 锚 喷 支护 材 料 ， 它 对 隔 河 岩 工 程 导 流 洞 围 岩 开 挖 锚 喷 支 护 工 作 起 了保 证 作 用 ;水 下 不 分 散 快 硬 混 凝 土 (砂 浆 )， 它 对 万 安 工 程 泄 水闸 中 隔 墙 水 毁 修 复 水 下 工 程 作 出 了 一 定 的 贡 献 ; CKB 聚 合 物水 泥 砂 浆 ， 它 对 高 坝 洲 工 程 碾 压 混 凝 土 坝 段 层 面 缝 防 渗 达 到设 计 要 求 起 了 重 要 作 用 ;可 用 于 混 凝 土 面 防 渗 的 水 乳 型 环 氧 砂浆 ; 有 能 防 混 凝 土 炭 化 和 提

18、 高 混 凝 土 防 渗 功 能 的 CKM 水 泥 密实 剂 ;树 脂 混 凝 土 (砂 浆 )， 它 在 1981 年 葛 洲 坝 二 江 泄 水 闸 闸室 底 板 冲 磨 破 坏 修 复 工 程 中 使 用 的 10 种 材 料 相 比 较 中 抗 冲磨 效 果 最 好 ; YHR 抗 气 蚀 涂 层 材 料 ， 它 在 葛 洲 坝 三 江 两 扇 反弧 门 金 属 面 板 气 蚀 破 坏 修 复 中 显 示 了 卓 越 的 性 能 ， 保 持 10余 年 不 剥 落 ， 不 气 蚀 。 以 上 这 些 研 究 应 用 成 果 对 水 电 和 建 筑工 程 的 局 部 修 复 可 以 起

19、 到 良 好 作 用 。七 .灌 浆 与 环 境 保 护灌 浆 ， 尤 其 是 化 学 灌 浆 常 与 一 些 有 害 化 合 物 打 交 道 ， 同 时 灌浆 现 场 周 围 环 境 会 受 到 一 定 的 影 响 , 因 此 ,应 高 度 重 视 环 境 保护 工 作 ， 避 免 因 研 究 不 当 或 工 作 不 慎 造 成 环 境 污 染 ， 危 害 人类 或 其 它 生 物 的 健 康 和 生 存 发 展 。 根 据 我 院 灌 浆 专 业 多 年 的经 验 ， 主 要 值 得 注 意 的 问 题 是 :1.由 于 水 泥 浆 材 一 般 能 满 足 设 计 要 求 ， 且 造 价

20、较 低 ， 就其 浆 液 成 分 分 析 有 毒 害 物 质 含 量 可 以 忽 略 ， 因 此 遇 到 工 程 需要 进 行 灌 浆 处 理 的 地 方 应 首 先 考 虑 选 用 水 泥 类 浆 材 灌 浆 。2.化 学 浆 材 虽 比 水 泥 浆 材 可 灌 性 好 ， 还 具 有 一 些 比 水 泥浆 材 更 好 的 性 能 ， 但 造 价 较 高 ， 其 浆 液 成 分 中 一 般 都 有 含 量不 等 的 有 害 化 合 物 ， 处 理 不 好 常 会 造 成 不 同 程 度 的 环 境 污 染 。因 此 ， 在 设 计 要 求 的 前 提 下 我 们 才 考 虑 选 用 ， 而

21、且 要 选 用化 学 浆 材 首 先 应 选 用 有 害 物 含 量 低 ， 能 尽 量 避 免 造 成 环 境 污 染的 一 些 化 学 浆 材 。3.化 学 浆 材 应 严 格 控 制 使 用 在 非 用 不 可 或 别 无 选 择 的 工 程 关键 部 位 ， 且 用 量 应 尽 可 能 少 ， 不 要 任 意 扩 大 使 用 范 围 。4.对 于 浆 材 组 分 中 含 有 毒 性 较 大 化 合 物 的 化 学 浆 材 ， 建议 应 立 即 停 用 并 尽 快 寻 找 代 用 浆 材 ， 以 免 其 污 染 环 境 ， 造成 人 畜 伤 害 。八 .近 期 发 展 展 望2000 年

22、 12 月 初 在 三 峡 召 开 的 全 国 第 八 届 化 学 灌 浆 学 术 交 流会 上 ， 中 国 工 程 院 院 士 、 长 江 委 总 工 程 师 郑 守 仁 曾 应 邀 在 会 上对 灌 浆 专 业 的 研 究 发 展 提 出 了 要 求 。 他 讲 话 大 意 是 ,研 究 灌 浆要 考 虑 环 保 ， 要 根 据 不 同 的 工 程 对 象 和 情 况 研 究 不 同 的 浆 材 、设 备 和 工 艺 技 术 ， 以 保 证 工 程 灌 浆 中 的 环 保 性 、 耐 久 性 和 适 应性 。 他 的 讲 话 很 有 针 对 性 ， 对 灌 浆 专 业 今 后 的 发 展

23、具 有 指 导 意义 。 目 前 我 院 正 处 于 科 研 体 制 改 革 时 期 ， 据 此 ,对 我 院 灌 浆专 业 今 后 的 发 展 提 出 以 下 几 点 建 议 :1.尽 快 把 分 布 在 三 个 研 究 所 和 一 个 公 司 的 40 余 名 灌 浆 专业 技 术 力 量 有 机 组 合 起 来 ， 以 充 分 发 挥 市 场 机 制 作 用 ， 争 取出 更 多 成 果 和 创 更 大 效 益 。2.科 研 成 果 转 化 成 产 品 的 工 作 必 须 加 强 。 现 已 产 品 化 的浆 材 、 设 备 仪 器 和 工 艺 技 术 要 进 一 步 改 进 、 完 善

24、 和 提 高 ， 扩 大 市场 占 有 率 ， 搞 好 售 后 服 务 工 作 。 三 峡 等 工 程 需 要 或 我 们 己研 究 成 熟 而 尚 未 实 现 产 品 化 的 浆 材 、 设 备 和 技 术 要 尽 快 开 发 研 究并 使 之 产 品 化 或 形 成 专 利 。3.加 大 绿 色 环 保 无 公 害 浆 材 研 究 的 投 入 。 探 索 纳 米 等 材料 引 入 水 泥 或 化 学 浆 材 ,使 之 显 著 改 善 和 提 高 浆 材 性 能 的 研 究工 作 。4.根 据 防 洪 和 病 险 水 库 整 治 工 作 需 要 ， 组 建 一 支 快 速 、机 动 、 灵 活 的 抢 险 整 治 专 业 小 分 队 ， 引 进 或 开 发 研 究 出 合 适 的 浆材 、 设 备 ， 开 展 必 要 的 演 练 ， 以 对 今 后 我 国 江 河 水 库 抢 险 整治 工 作 做 出 更 大 贡 献 。